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Consultar: Programa de Ps-Graduao em Engenharia Qumica

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Ttulo [PT]: Estudo comparativo entre o uso de refervedores e injeo direta de vapor em colunas de destilao
Ttulo [EN]: A comparative study between the use of reboilers and direct steam injection in distillation columns
Autor(es): Rodrigo Orgeda da Silva
Palavras-chave [PT]:

Etanol. Coluna de destilao. Injeo direta de vapor. Refervedores. Brasil.
Palavras-chave [EN]:
Distillation. Direct steam injection. Reboilers. Brazil.
rea de concentrao: Desenvolvimento de Processos
Titulao: Mestre em Engenharia Qumica
Banca:
Oswaldo Curty da Motta Lima [Orientador] - UEM
Rita de Cssia Bergamasco - UEM
Luiz Mario de Matos Jorge - UEM
Resumo:
Resumo: A destilao uma ferramenta de separao de componentes que consiste na vaporizao de um lquido, ou de uma mistura de lquidos, seguida de imediata condensao dos vapores produzidos, podendo ser executada por dois principais mtodos. O primeiro mtodo baseado na produo de um vapor por ebulio da mistura lquida a ser separada e condensao sem permitir que qualquer lquido volte coluna de destilao. Ento, no h refluxo. O segundo mtodo baseado no retorno de parte do condensado para a coluna de destilao em condies tais que este lquido retornando colocado em contato direto com os vapores que esto se direcionando para o condensador. Qualquer um destes mtodos pode ser conduzido como um processo contnuo ou em batelada. O aquecimento da coluna de destilao pode ser feito por duas maneiras: injeo direta de vapor e uso de refervedores. Refervedores so trocadores de calor normalmente utilizados para fornecer calor para a parte inferior de colunas de destilao industrial. Eles fervem o lquido da parte inferior de uma coluna de destilao para produzir os vapores que so retornados para a coluna de destilao. O objetivo deste trabalho foi comparar trs projetos de colunas de destilao de lcool, usando, para o aquecimento da coluna, injeo direta de vapor, refervedor parcial ou refervedor total. Primeiramente, desenvolveram-se balanos de massa e energia para os casos de aquecimento direto e indireto para uma coluna de esgotamento. Depois, calculou-se a variao do nmero de pratos em ambos os tipos de aquecimento. Com os valores obtidos por meio do sistema de equaes, dimensionou-se a rea dos refervedores parcial e total. Alm disso, fez-se uma anlise de viabilidade financeira do projeto. Uma pesquisa de campo em uma usina em operao foi realizada a fim de fornecer informaes que ajudaram no dimensionamento dos refervedores e sustentaram, de forma mais realista, a discusso final das vantagens e desvantagens deste projeto. Resultados sobre o estudo de caso mostraram que possvel haver uma reduo de quase 17% da quantidade de vinhaa e 1,8% da quantidade de vapor. Por ter havido diminuio na quantidade de vapor, pode-se estimar o tempo de retorno do investimento de aproximadamente dois anos. Neste cenrio, o refervedor parcial se mostrou mais vivel que o refervedor total, j que promove mais um estgio de separao, podendo aumentar a eficincia da coluna, e possui custo de aquisio menor que o refervedor total. Assim, pode-se afirmar, tanto no aspecto ambiental como financeiro, que vantajoso realizar a substituio proposta neste projeto.

Abstract: Distillation is a tool for the separation of components that consists in vaporization of a liquid, or a mixture of liquids, followed by immediate condensation of the vapors produced; it may be performed by two main methods. The first method is based on the production of a vapor by boiling the liquid mixture to be separated and condensing the vapors without allowing any liquid to return to the still. There is then no reflux. The second method is based on the return of part the condensate to the still under such conditions that this returning liquid is brought into intimate contact with the vapors on their way to the condenser. Either of these methods may be conducted as a continuous process or as a batch process. The heating of the still can be done in two ways: direct steam injection and use of reboilers. Reboilers are heat exchangers commonly used to provide heat to the bottom of distillation columns industry. They boil the liquid of the bottom of a distillation column to produce vapors which are returned to the still. The aim of this work was to compare three alcohol distillation columns projects, using for the column heater, direct steam injection, partial or total reboiler. First, it was developed mass and energy balances for the cases of direct and indirect heating for the distillation column in a stripping section. Then, it was calculated the variation of the number of plates in both types of heating. With the values obtained by the system of equations, the area of partial and total reboilers was dimensioned. Besides, an analysis of the financial project viability was made. A field research on a plant in operation was undertaken to provide information that helped in the design of reboilers and sustained, more realistically, the final discussion of the advantages and disadvantages of this project. Results about the study of case showed that it is possible to have a reduction of almost 17% of the amount of stillage and 1,8% of the amount of steam. Because there was a decrease in the amount of steam, it was possible estimate the payback time of approximately two years. In this scenario, the partial reboiler proved to be more viable than the total one, since promotes a separation stage, which can increase the efficiency of the column, and has lower cost than the total reboiler. Thus, it can be stated, in both financial and environmental aspects, it is advantageous to carry out the change proposed in this project.
Data da defesa: 24/05/2013
Cdigo: vtls000222963
Informaes adicionais:
Idioma: Portugus
Data de Publicao: 2013
Local de Publicao: Maring, PR
Orientador: Prof. Dr. Oswaldo Curty da Motta Lima
Instituio: Universidade Estadual de Maring. Centro de Tecnologia. Programa de Ps-Graduao em Engenharia Qumica
Nvel: Dissertao(mestrado em Engenharia Qumica)
UEM: Departamento de Engenharia Qumica

Responsavel: elaine
Categoria: Aplicao
Formato: Documento PDF
Arquivo: ESTUDO COMPARATIVO ENTRE O USO DE REFERVEDORES E INJEO DIRETA DE VAPOR EM COLUNAS DE DESTILAO.pdf
Tamanho: 2091 Kb (2140743 bytes)
Criado: 11-08-2016 15:08
Atualizado: 11-08-2016 15:15
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